Antena en red multibanda de doble polarización.

Antena en red, que comprende un plano de masa (4) en el que están montadas al menos:

- una primera hilera de elementos radiantes (10) capaz de funcionar en una primera banda de frecuencias,

- una segunda hilera de elementos radiantes (20), adyacente y paralela a la primera hilera, y capaz de funcionar en una segunda banda de frecuencias, estando la primera y la segunda hileras dispuestas para constituir un conjunto de células elementales (5, 51, 52, 53),

- una tercera hilera (30) de elementos radiantes, paralelamente a la primera hilera (10) y a la segunda hilera (20), siendo la tercera hilera capaz de funcionar en una tercera banda de frecuencias y estando dispuesta de manera que la segunda hilera se interponga a igual distancia entre la primera hilera y la tercera hilera, comprendiendo cada célula elemental (5) un elemento radiante de la segunda hilera (20C), dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera (10A, 10B), y dos elementos radiantes de la tercera hilera (30A, 30B), donde cada elemento radiante de la primera y de la segunda hilera comprende dos dipolos cruzados dispuestos para funcionar en banda ancha y en doble polarización,

caracterizada porque el elemento radiante de la segunda hilera se dispone para ver a los dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera de forma simétricamente y en un ángulo recto, y porque el elemento radiante de la segunda hilera se dispone, además, para ver a los dos elementos radiantes adyacentes de la tercera hilera simétricamente y en un ángulo recto.

Antena en red multibanda de doble polarización La presente invención se refiere a las antenas en red multibanda utilizables particularmente en estaciones de base de las redes celulares de comunicación por radio.

Los sistemas de comunicación móviles existentes comprenden por un lado sistemas de segunda generación tales como los sistemas GSM900, GSM1800 y DCS 1800 y por otro lado nuevos sistemas de tercera generación tales como los sistemas UMTS. Para poder aprovechar estos nuevos sistemas de tercera generación, se requieren redes celulares compatibles con los sistemas de segunda generación y con los nuevos sistemas de tercera generación. Para ello, los operadores realizan generalmente la migración de las redes celulares existentes que estaban previstas únicamente para los sistemas de segunda generación hacia las redes compatibles a la vez con los sistemas de segunda generación y con los sistemas de tercera generación.

Los proveedores de antenas de estación de base deben, por lo tanto, sustituir las antenas de segunda generación existentes, por ejemplo GSM y/o DCS, por unas antenas multibanda de nueva generación, por ejemplo antenas bibanda GSM/UMTS y tribanda GSM/DCS/UMTS.

Estas antenas están constituidas a partir de una antena en red la cual comprende varios conjuntos de elementos radiantes que funcionan, cada uno en una banda de frecuencias distinta.

La patente US 6.211.841 propone una antena en red multibanda de este tipo. La antena en red comprende un primer conjunto de elementos radiantes que funcionan en una primera banda de frecuencias de longitud de onda central

1, un segundo conjunto de elementos radiantes que funcionan en una segunda banda de frecuencias de longitud de onda central 2 y un plano de masa. El primer conjunto de elementos radiantes se dispone en dos columnas separadas la una de la otra en una distancia inferior a 1. Los elementos radiantes del primer y del segundo conjunto están intercalados, y los elementos radiantes del segundo conjunto están separados entre sí menos de , estando la relación 2 con respecto a 1 comprendida entre 0, 25 y 0, 75. El segundo conjunto de elementos radiantes se dispone en dos columnas separadas la una de la otra en una distancia inferior a 2, que están interpuestas entre las dos columnas del primer conjunto de elementos radiantes.

La patente WO 02/084790 propone igualmente una antena en red capaz de funcionar simultáneamente en dos bandas de frecuencias diferentes, con doble polarización. Las dos bandas están centradas respectivamente alrededor de una frecuencia baja f1 y de una frecuencia alta f2, con una relación f2/f1 inferior a 1, 5. La antena en red comprende una primera hilera de elementos de antena bipolares alineados siguiendo un primer eje vertical, y que funcionan a la frecuencia alta f2. La antena en red comprende además una segunda hilera de elementos de antena bipolares alineados siguiendo un segundo eje vertical, y que funciona a la frecuencia baja f1. El paso entre los elementos de la segunda hilera es el mismo que el de la primera hilera y el segundo eje vertical es prácticamente paralelo al primer eje. Los elementos de la primera hilera están desplazados con respecto a los elementos de la segunda hilera, siguiendo la dirección vertical y las dos hileras están separadas la una de la otra.

La patente US-A1-2002/0140618 divulga una antena según el preámbulo de la reivindicación 1.

Para que dichas antenas en red funcionen en tribanda, es necesario añadirles unos duplexores que permiten separar las diferentes bandas de frecuencias. Además, el desacoplamiento entre las diferentes polarizaciones de una misma banda de frecuencias o de bandas de frecuencias diferentes no está optimizado.

La invención viene a mejorar la situación.

A tal efecto, la invención propone una antena en red, que comprende un plano de masa, o reflector, sobre el cual está montado al menos:

- una primera hilera de elementos radiantes capaz de funcionar en una primera banda de frecuencias y

- una segunda hilera de elementos radiantes, adyacente y paralela a la primera hilera, y capaz de funcionar en una segunda banda de frecuencias, estando la primera hilera y la segunda hileras dispuestas para constituir un conjunto de células elementales. Ventajosamente, cada célula elemental comprende un elemento radiante de la segunda hilera y dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera, estando el elemento radiante de la segunda hilera dispuesto para ver los dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera de forma simétrica y en un ángulo recto, mientras que cada elemento radiante de la primera y de la segunda hilera comprende dos dipolos cruzados dispuestos para funcionar en banda ancha y en doble polarización.

Según la invención, una tercera hilera de elementos radiantes está montada además sobre el plano de masa, paralelamente a la primera y a la segunda hilera, siendo la tercera hilera capaz de funcionar en una tercera banda de frecuencias y dispuesta de manera que la segunda hilera esté interpuesta a igual distancia entre la primera hilera y la tercera hilera, mientras que cada célula elemental comprende además dos elementos radiantes de la tercera hilera, estando el elemento radiante de la segunda hilera dispuesto para ver los dos elementos radiantes adyacentes de la tercera hilera de forma simétricamente y en un ángulo recto.

Cada elemento radiante de la tercera hilera puede comprender dos dipolos cruzados dispuestos para funcionar en banda ancha y en doble polarización.

Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes en la descripción detallada a continuación, realizada en referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- las figuras 1A a 1C representan diversas configuraciones de antenas en red multibanda,

- la figura 2A es una vista esquemática desde arriba de una célula elemental de la antena en red según un primer modo de realización de la invención,

- la figura 2B es una vista esquemática desde arriba de un elemento radiante apropiado para utilizarlo en la primera, en la segunda y en la tercera hilera, según el primer modo de realización de la invención,

- la figura 3 es una vista esquemática desde arriba de dos células elementales adyacentes de la antena en red según un segundo modo de realización de la invención,

- la figura 4 es una vista esquemática desde arriba de una célula elemental de la antena en red según un tercer modo de realización de la invención,

- la figura 5 es una vista en sección transversal de una célula elemental de acuerdo con la invención,

- la figura 6 es una vista esquemática desde arriba del conjunto de la antena en red según el segundo modo de realización de la invención,

- la figura 7 es una vista esquemática desde arriba de un elemento radiante apropiado para utilizarlo en la primera hilera y en la tercera hilera, según el segundo o el tercer modo de realización de la invención,

- la figura 8 es una vista esquemática desde arriba de un elemento radiante apropiado para ser utilizado en la segunda hilera, según el tercer modo de realización de la invención,

- la figura 9 es una vista esquemática desde arriba de una célula elemental de una antena en red bibanda, no de acuerdo con la invención,

- las figuras 10 y 11 son vistas esquemáticas frontales de ejemplos de tabiques transversales principales,

- la figura 12 es una vista esquemática desde arriba de un elemento radiante apropiado para utilizarlo en la segunda hilera, según otro modo de realización de la invención,

- la figura 13 es una variante de realización del elemento radiante de la figura 2,

- la figura 14 es una representación esquemática de los diagramas de radiación en el plano horizontal de una antena de polarizaciones lineales dobles y ortogonales, y

- la figura 15 representa una variante de realización de una célula elemental de una antena en red de acuerdo con la invención.

Los dibujos contienen, esencialmente, los elementos de carácter seguro. Estos podrán servir no solamente para hacer entender mejor la descripción, sino también contribuir a la definición de la invención, llegado el caso.

La figura 1C representa una configuración en «hileras una al lado de otra» de una antena en red multibanda, en particular de una red tribanda, véase por ejemplo la patente US-A1-2002/ 0140618.

La antena en red multibanda 1 comprende tres hileras de elementos radiantes monobanda independientes 10, 20 y 30 dispuestas una al lado de otra, paralelas, y orientadas siguiendo la dirección del eje longitudinal AA', que es generalmente vertical con respecto al suelo. La primera... [Seguir leyendo]

1. Antena en red, que comprende un plano de masa (4) en el que están montadas al menos:

- una primera hilera de elementos radiantes (10) capaz de funcionar en una primera banda de frecuencias,

- una segunda hilera de elementos radiantes (20) , adyacente y paralela a la primera hilera, y capaz de funcionar en una segunda banda de frecuencias, estando la primera y la segunda hileras dispuestas para constituir un conjunto de células elementales (5, 51, 52, 53) ,

- una tercera hilera (30) de elementos radiantes, paralelamente a la primera hilera (10) y a la segunda hilera (20) , siendo la tercera hilera capaz de funcionar en una tercera banda de frecuencias y estando dispuesta de manera que la segunda hilera se interponga a igual distancia entre la primera hilera y la tercera hilera, comprendiendo cada célula elemental (5) un elemento radiante de la segunda hilera (20C) , dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera (10A, 10B) , y dos elementos radiantes de la tercera hilera (30A, 30B) , donde cada elemento radiante de la primera y de la segunda hilera comprende dos dipolos cruzados dispuestos para funcionar en banda ancha y en doble polarización,

caracterizada porque el elemento radiante de la segunda hilera se dispone para ver a los dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera de forma simétricamente y en un ángulo recto, y porque el elemento radiante de la segunda hilera se dispone, además, para ver a los dos elementos radiantes adyacentes de la tercera hilera simétricamente y en un ángulo recto.

2. Antena en red según la reivindicación 1, caracterizada porque cada elemento radiante de la tercera hilera comprende dos dipolos cruzados dispuestos para funcionar en banda ancha y en doble polarización.

3. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la relación entre el paso entre dos elementos radiantes adyacentes de la segunda hilera (P2) y el paso entre dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera (P1) está sensiblemente comprendida entre 1, 5 y 2, 5.

4. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el paso entre dos elementos radiantes adyacentes de la tercera hilera (P3) es sensiblemente igual al paso entre dos elementos radiantes adyacentes de la primera hilera (P1) .

5. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la separación entre la primera hilera y la tercera hilera (Q) es sensiblemente igual al paso de la primera hilera (P1) .

6. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque cada dipolo de un elemento radiante de la primera hilera comprende un par de placas conductoras coplanares (2a, 2b, 2c, 2d) , de la misma geometría y en forma general de cuadrado, estando las dos placas de cada par situadas con sus diagonales sensiblemente alineadas en un mismo eje de alineamiento para cada par (∆3, ∆4) , cortándose los ejes de alineamiento respectivos de los dos pares de placas en ángulo recto en un punto de cruce (O) situado entre las placas de cada par, y porque los elementos radiantes de la primera hilera se disponen de manera que los ejes de alineamiento respectivos de los dos pares de placas estén orientados a 45º con respecto al eje definido por la primera hilera.

7. Antena en red según la reivindicación 6, caracterizada porque las placas (2a, 2b, 2c, 2d) de un elemento radiante de la primera hilera están ahuecadas interiormente.

8. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los elementos radiantes de la primera hilera (10) y de la tercera hilera (30) son del mismo tipo.

9. Antena en red según la reivindicación 8, caracterizada porque los elementos radiantes de la primera hilera

(10) y de la tercera hilera (30) son sensiblemente idénticos.

10. Antena en red según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada dipolo de un elemento radiante de una al menos de las hileras (10, 20, 30) comprende un par de placas conductoras coplanares, de la misma geometría, presentando cada placa un eje de simetría y estando las dos placas de cada dipolo situadas con sus ejes de simetría sensiblemente alineados siguiendo un mismo eje de alineamiento (∆, ∆', ∆3', ∆4') , cortándose los ejes de alineamiento de los dos dipolos en ángulo recto en un punto de cruce (O, O', O") situado entre las placas de cada par, y porque los elementos radiantes de dicha hilera se disponen de manera que los ejes de alineamiento respectivos (∆, ∆') de los dos pares de placas estén sensiblemente orientados a 45º con respecto al eje definido por la hilera.

11. Antena en red según la reivindicación 10, caracterizada porque cada placa (2a', 2b', 2c', 2d') de un dipolo del elemento radiante tiene una forma general de triángulo y comprende una oquedad hacia el interior a partir de la base del triángulo.

12. Antena en red de antena según la reivindicación 11, caracterizada porque cada placa (2a', 2b', 2c', 2d') de un dipolo del elemento radiante está ahuecada interiormente.

13. Antena en red según la reivindicación 10, caracterizada porque cada placa de un dipolo del elemento radiante comprende un filamento que se extiende a partir del punto de cruce (O') siguiendo el eje de alineamiento del dipolo (∆, ∆') .

14. Antena en red según la reivindicación 10, caracterizada porque cada placa de un dipolo del elemento radiante comprende dos ramas laterales (p11, p11’; p12, p12'; p21, p21'; p22, p22') dispuestas para constituir una V, sensiblemente abierta a 90º, cuya punta está situada en las proximidades del punto de cruce (0") del elemento radiante, y una rama intermedia (b11, b12, b21, b22) que se extiende entre las dos ramas laterales, siguiendo el eje de alineamiento del dipolo.

15. Antena en red según la reivindicación 14, caracterizada porque cada una de las ramas laterales (p11, p11'; p12, p12; p21, p21'; p22, p22') de una placa del elemento radiante comprende un ahuecamiento interior (79", 79" (1) , 79" (2) ) .

16. Antena en red según la reivindicación 15, caracterizada porque los ahuecamientos respectivos (79" (1) , 79" (2) ) de las dos ramas laterales de cada placa están alejados, siendo la distancia (d) que separa los ahuecamientos respectivos de las dos ramas laterales al menos igual a la anchura de la rama intermedia de la placa, a nivel de la punta de la V formada por dichas ramas laterales.

17. Antena en red según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada elemento radiante de la primera hilera está separado de un elemento radiante adyacente de la misma hilera por un tabique transversal elemental (80) .

18. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque cada elemento radiante de la tercera hilera está separado de un elemento radiante adyacente de la misma hilera por un tabique transversal elemental (80) .

19. Antena en red según una de las reivindicaciones 17 y 18, caracterizada porque cada tabique transversal elemental está colocado sensiblemente a igual distancia de los elementos radiantes que él separa.

20. Antena en red según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada porque la altura de cada tabique transversal elemental es inferior a la altura de los elementos radiantes que él separa.

21. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque cada elemento radiante de la primera hilera está separado del elemento radiante opuesto de la tercera hilera por un tabique longitudinal (90) .

22. Antena en red según la reivindicación 21, caracterizada porque cada tabique longitudinal está colocado sensiblemente a igual distancia de los elementos radiantes que él separa.

23. Antena en red según la reivindicación 22, caracterizada porque la altura de cada tabique longitudinal es inferior a la altura del elemento radiante de la primera hilera y a la altura del elemento radiante opuesto de la tercera hilera.

24. Antena en red según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la banda de frecuencias de la primera hilera (10) es sensiblemente superior a la banda de frecuencias de la segunda hilera (20) .

25. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizada porque la banda de frecuencias de la tercera hilera (30) es sensiblemente superior a la banda de frecuencias de la segunda hilera (20) .

26. Antena en red según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la relación entre la frecuencia central de la banda de frecuencias de la primera hilera (10) y la frecuencia central de la banda de frecuencia de la segunda hilera (20) está prácticamente comprendida entre 1, 5 y 2, 5.

27. Antena en red según una de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizada porque la relación entre la frecuencia central de la banda de frecuencias de la tercera hilera (30) y la frecuencia central de la banda de frecuencias de la segunda hilera (20) está sensiblemente comprendida entre 1, 5 y 2, 5.

DOCUMENTOS INDICADOS EN LA DESCRIPCIÓN

En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Documentos de patente indicados en la descripción

● US 6211841 B [0005] ● FR 0206852 [0054]

● WO 02084790 A [0006] ● FR 0307483 [0099]

● US 20020140618 A1 [0007] ● FR 2840455 [0113]